בליעה (קרינה אלקטרומגנטית)

גרף של בליעת קרינה אלקטרומגנטית באטמוספירה כתלות באורך הגל

בְּלִיעָה של קרינה אלקטרומגנטית מתרחשת כאשר גל אלקטרומגנטי פוגע בחומר, והאנרגיה שלו נספגת בחומר באופן חלקי או מלא. האנרגיה של הקרינה הנבלעת מומרת לאנרגיה אחרת, בדרך כלל לאנרגיית חום. תכונה זו מהווה את עקרון הפעולה של דוד שמש ותנור מיקרוגל. הבליעה ההדרגתית של קרינה במהלך התפשטות גל בתווך נקראת גם ניחות של הקרינה המועברת. בדרך כלל ספיגת האנרגיה, הבליעה, נעשית על ידי מעבר בין רמות אנרגיה של אטומים או מולקולות בחומר. רמות האנרגיה יכולות להיות אלקטרוניות, ויברציוניות או רוטציוניות.

בליעה היא אחד המנגנונים של מעבר קרינה, שפועלים על אור שפוגע בחומר. מנגנונים אחרים הם העברה (האור הממשיך בכיוון ההתקדמות ללא שינוי), החזרה, פיזור והגברה.

התהליך הפיזיקלי

אם קרני אור פוגעות בחומר כלשהו, הפוטונים שבקרניים יכולים לגרום למעבר בין רמות אנרגיה בחומר. כאשר מדובר ברמת אנרגיה אלקטרונית, אלקטרונים באטום או במולקולה קולטים את האנרגיה. אם האנרגיה חוזרת ונפלטת מיידית כפוטון באותו אורך גל התוצאה היא של החזרה של הפוטון (וכך מתקבלת החזרת אור) ואם האנרגיה מומרת לאנרגיה אחרת התוצאה בליעה. בעת בליעה, האלקטרון בולע את האנרגיה שבפוטון ובכך למעשה משמיד אותו, ועובר לרמת אנרגיה גבוהה יותר בשל האנרגיה הנוספת שהוא ספג. בהתאם לכמות האנרגיה שהאלקטרון קיבל, ייתכנו כעת מספר תופעות:

• שחרור האנרגיה שנבלעה באמצעות פליטת אור וחזרה לאחת מרמות האנרגיה של האטום. תופעה זו גורמת ללומיניסנציה.
• הישארות ברמת האנרגיה הגבוהה יותר אליה עבר האלקטרון.
• בריחת האלקטרון מהאטום אליו הוא קשור, אם הוא ספג מספיק אנרגיה. תופעה הנקראת יינון

במקרה של מולקולות בליעה הפוטון יכולה לגרום לעליה ברמת אנרגיה ויברציונית ( הבאה לידי ביטוי בתנודה של אטומים הקשורים זה לזה) או רוטציונית ( הבאה לידי ביטוי בסיבוב המולקולה סביב מרכז הכובד שלה).

בכל המקרים הנ"ל רמות האנרגיה קיימות, לפי מכניקת הקוונטים, כרמות בדידות ולכן הבליעה היא בספקטרום בליעה שבו אורכי גל בדידים (שבהם אנרגיית הפוטון שווה לאנרגיית המעבר בין רמות אנרגיה).

בליעת קרינה באטמוספירה

גרף של העברה באטמוספירה, עם ציון מקורות הבליעה (הגזים באטמוספירה שגורמים לבליעה)

באטמוספירה של כדור הארץ עיקר הבליעה נובע מאדי מים, פחמן דו-חמצני ואוזון. תחומי תדרים שבהם קרינה חודרת את האטמוספירה למרחק של מספר קילומטרים נקראים חלונות אטמוספיריים. התחום של אור נראה הוא כולו חלון אטמוספירי, וקיימים חלונות רבים נוספים בתחום התת-אדום ושאר חלקי הספקטרום. ראות אטמוספירית היא גודל המתאר בממוצע את המרחק אליו חודר אור באטמוספירה בתחום האור הנראה, והיא נמצאת ביחס הפוך לבליעה באטמוספירה.

מדידת הבליעה

כושר הבליעה האופטית הוא תכונה של החומר המכמתת את הקרינה האלקטרומגנטית שהחומר מסוגל לבלוע. תכונה זו קשורה גם לתכונות אחרות של החומר, כפי שמאפשר לחשב חוק בר-למברט. מדידת כושר הבליעה של החומר באורכי גל שונים מאפשרת לזהות את החומר הנבדק. המדידה נעשית על ידי הארת החומר באור ומדידת סך כמות האור המוחזרת ממנו בכל הכיוונים, ומשמשת לספקטרוסקופיה.

מקדם בליעה (absorption coefficient) הוא מאפיין של החומר המאפיין את הקלות שבה ניתן לחדור באמצעות קרן אור, צליל, חלקיקים או אנרגיה אחרת או חומר. מקדם הנחתה גדול פירושו כי הקרן "נחלשת" במהירות (מוחלשת) כשהיא עוברת דרך המדיום, ומקדם הנחתה קטן פירושו שהמדיום "שקוף" יחסית לקרן ולא גורם לה להיחלש. יחידת SI של מקדם attenuation הוא מד הדדי (m-1).

ראו גם

• חושך
• החזרת אור
• כללי ברירה
• משוואות הקצב של איינשטיין
• חוק בר-למברט
• חוקי וודוורד

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא בליעה בוויקישיתוף

• בליעה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)